工藝腔室及檢測其工藝環(huán)境的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體生產領域，特別是涉及一種半導體生產領域中的工藝腔室。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中，預清洗(Preclean)技術是銅互連工藝中非常重要的一環(huán)，預清洗保證了器件的可靠性。
[0003]在28nm技術節(jié)點,將采用超低介電常數(shù)材料(ultra low k material, k<2.5)作為制作介質層的材料，然而超低介電常數(shù)材料通常結構疏松，非常柔軟，為多孔結構，如常見的S1CH。
[0004]當進行預清洗工藝時，容易對超低介電常數(shù)材料造成等離子體損傷，即使是使用H2等還原性氣體為工藝氣體進行化學反應型預清洗，也容易對超低介電常數(shù)材料的成分及屬性造成影響，大多表現(xiàn)在介質材料的K值升高以及介質材料表面疏水性變差等。為此需要實時檢測預清洗工藝中晶圓附近離子流的密度，預防離子流對超低介電常數(shù)材料造成損傷。

【發(fā)明內容】

[0005]基于此，有必要提供一種能夠實時檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的工藝腔室及方法，以提聞廣品優(yōu)良率。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]一種工藝腔室，在所述工藝腔室中設置有檢測所述工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置，所述裝置包括檢測器和檢測電路；所述檢測電路包括穩(wěn)壓電源和測試電阻，所述穩(wěn)壓電源的一端接地，所述穩(wěn)壓電源的另一端與所述測試電阻的一端電連接；所述測試電阻的另一端與所述檢測器電連接；所述檢測器置于所述工藝腔室的腔體的內部，所述檢測器用于檢測所述工藝腔室內的離子流密度。
[0008]作為一種可實施方式，所述檢測器的檢測點位于放置在所述工藝腔室中的晶圓的附近，且所述檢測器的檢測點與放置在所述工藝腔室中的晶圓的上表面處于同一水平面。
[0009]作為一種可實施方式，所述工藝腔室包括固定所述晶圓的環(huán)形壓邊；在所述環(huán)形壓邊的上表面設置凹槽；所述檢測器放置在所述環(huán)形壓邊的凹槽內。
[0010]作為一種可實施方式，所述凹槽與所述環(huán)形壓邊的內環(huán)的距離為0.5cm。
[0011]作為一種可實施方式，，所述檢測器為檢測探針或環(huán)形檢測線圈，所述檢測器為金屬材質。
[0012]作為一種可實施方式，所述檢測器為檢測線圈，所述凹槽為環(huán)形凹槽，且所述凹槽與所述環(huán)形壓邊同軸設置。
[0013]作為一種可實施方式,所述檢測線圈的直徑為0.6mm至0.8mm。
[0014]作為一種可實施方式，所述檢測器為檢測探針，所述檢測探針在所述凹槽內的高度為0.7mm。
[0015]作為一種可實施方式，所述檢測探針為直徑為0.8_至1.2mm的圓柱形金屬探針。
[0016]作為一種可實施方式，所述穩(wěn)壓電源的正極接地，負極與所述測試電阻電連接，且所述穩(wěn)壓電源的的輸出電壓小于或等于-40伏。
[0017]作為一種可實施方式，所述檢測電路還包括濾波器，所述濾波器的一端連接到所述測試電阻，另一端連接到所述檢測器。
[0018]本發(fā)明還提供一種檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的方法，所述方法采用一種檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置，所述裝置包括檢測器和檢測電路；所述檢測電路包括穩(wěn)壓電源和測試電阻，所述穩(wěn)壓電源的一端接地，所述穩(wěn)壓電源的另一端與所述測試電阻的一端電連接；所述測試電阻的另一端與所述檢測器電連接；所述方法的工作步驟如下:
[0019]將所述檢測器置于所述工藝腔室的腔體的內部；
[0020]開始工藝，在工藝腔室中激發(fā)產生等離子體后，測量測試電阻兩端的電壓；
[0021]然后根據(jù)測得的所述電壓計算所述工藝腔室內離子流的密度，與離子流的密度的正常值范圍進行比對。
[0022]作為一種可實施方式，當離子流的密度高于正常值范圍時，停止工藝。
[0023]作為一種可實施方式，測量所述測試電阻兩端的電壓后，根據(jù)以下公式計算離子流的密度，
[0024]φ = V(RXS)，其中，V為所述測試電阻兩端的電壓，R為所述測試電阻的阻值，S為檢測器的檢測點的表面積。
[0025]作為一種可實施方式，所述離子流的密度的正常值范圍為0.luA/cm2?0.25uA/
2
cm ο
[0026]與現(xiàn)有技術比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的工藝腔室中設置了檢測腔室中的裝置，該裝置能夠在不影響工藝過程的同時，對晶圓表面的離子流密度進行實時檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)離子流的異常，進而預防離子流對介質層的超低介電常數(shù)材料造成損傷。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的工藝腔室的一個實施例在工作狀態(tài)時的結構示意圖；
[0028]圖2為圖1所示的工藝腔室在工作狀態(tài)時環(huán)形壓邊與晶圓的位置關系示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的工藝腔室的檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的實施例一的結構示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的工藝腔室的檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的實施例二的局部結構示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的檢測電路的濾波器的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了解決離子流對超低介電常數(shù)材料造成損傷的問題，提出了一種新的工藝腔室來實現(xiàn)實時檢測，進而在離子流密度超出正常值的時候停止工藝，避免出現(xiàn)不合格產品。
[0033]以下以預清洗腔室為例(即工藝腔室為預清洗腔室)并結合附圖，對本發(fā)明的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
[0034]請參閱圖1所示，圖1為預清洗腔室在工作狀態(tài)時的結構示意圖，預清洗腔室100包括腔體110、篩網結構180、加熱器130、加熱基座140 (Heater)、射頻系統(tǒng)150、螺旋管線圈160與石英頂170。
[0035]螺旋管線圈160安裝在石英頂170上，本實施例中，射頻系統(tǒng)150采用2MHz的電源。
[0036]作為一種可實施方式，預清洗腔室100還包括環(huán)形壓邊120 (Edge ring)，環(huán)形壓邊120位于加熱器130上，用來固定晶圓(Wafer)。環(huán)形壓邊120由絕緣材料制成。
[0037]請結合圖2所示，其為預清洗腔室在工作狀態(tài)時環(huán)形壓邊與晶圓的位置關系示意圖，本實施例中，需要進行預清洗處理的晶圓放置在預清洗腔室100的加熱器130上，晶圓和加熱器130接觸并置于其中部。當進行預清洗工藝時，加熱器130和環(huán)形壓邊120上升到工藝位置后，環(huán)形壓邊120均勻地壓在晶圓的邊緣，將其固定，防止晶圓偏移。
[0038]預清洗工藝進行時，射頻系統(tǒng)150將工藝氣體H2激發(fā)為H+和H自由基，其中的H+會導致介質層的超低介電常數(shù)材料中的C元素減少，進而導致K值升高；另外由于介質層的超低介電常數(shù)材料通常比較疏松、多孔；如果晶圓表面附近存在較多的離子，離子會在鞘層電壓的作用下，對晶圓進行轟擊，導致溝槽形貌發(fā)生變化。雖然預清洗腔室100中接地的篩網結構180會過濾掉一部分H+，而讓大部分H自由基到達晶圓表面進行預清洗工藝。但是篩網結構180不能有效過濾掉的殘留H+就會對超低介電常數(shù)材料造成損傷。因此本發(fā)明設置了檢測粒子流密度的裝置來實時檢測工藝過程中晶圓表面的H+離子流的密度，預防其對介質層的超低介電常數(shù)材料的損傷，從而提高后續(xù)銅互連工藝的可靠性和產品良率。
[0039]請參閱圖3所示，其為本發(fā)明的檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的實施例一的結構示意圖，本發(fā)明的檢測工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置200包括檢測器210和檢測電路，檢測器210與所述檢測電路連接；檢測電路包括測試電阻230與穩(wěn)壓電源240，穩(wěn)壓電源240的一端接地，另一端與測試電阻230電連接；測試電阻230的另一端與檢測器210電連接。檢測器210用于檢測所述腔室內的離子流密度。
[0040]作為一種可實施方式，檢測器210的檢測點位于放置在預清洗腔室100中的晶圓140的附近，且檢測器210的檢測點與放置在預清洗腔室100中的晶圓140的上表面處于同一水平面。如圖3所示，檢測器210置于腔體110的內部，此時檢測器210的檢測點與放置在預清洗腔室100中的晶圓140的上表面處于同一平面。這種設計保證了檢測器210的檢測精度，使得檢測器檢測時晶圓附近的離子流密度。測試電阻230與穩(wěn)壓電源240置于腔體110的外部，這樣可以避免檢測離子流密度的裝置影響晶圓工藝，同時可以節(jié)省空間。檢測器210實時檢測預清洗腔室100中晶圓140附近離子流的密度，